sexta-feira, 28 de abril de 2017

Conserto e modificação para VGA/HDMI/TV do monitor AOC LM722 de 17".

        Ganhei este monitor AOC LM722 de 17". Seu defeito era o backlight que não acendia todas as quatro lâmpadas. Geralmente monitores com backlight de lâmpada de cátodo frio (CCFL) usam uma ou duas lâmpadas, mas este usa quatro!
        Como estava sem tempo para consertar a placa fonte e por esta estar com capacitores vazados e áreas enegrecidas, resolvi comprar uma nova por R$40,00. Troque a antiga pela nova e tudo funcionou perfeitamente, mas um monitor com somente entrada VGA não tem utilidade para mim.           Como a placa que converte VGA/HDMI/TV/Vídeo composto para LVDS que havia comprado recentemente não funcionou direito em nenhuma de minhas telas LCD, resolvi tentar na tela deste monitor e para minha surpresa funcionou perfeitamente. Achei que não funcionaria, pois esta tela usa um arranjo LVDS incomum para uma resolução tão baixa: dois canais LVDS com quatro linhas de dados totalizando dez pares de comunicação (oito de data e dois de clock)!

Foto do anuncio da placa que comprei. Assim como as anteriores, esta possui a seleção da resolução da tela e bits por cor através de jumpers. Ela tem entrada VGA, HDMI, Vídeo composto e TV apenas analógica. Tem também um amplificador de áudio integrado.
Vista inferior. Note a tabela de seleção.

Controle remoto e sensor infravermelho inclusos.

Controle que veio, em chinês!
Chassis do monitor. Note a placa de controle antiga com entrada VGA em cima da outra para se ter ideia da gambiarra feita. Ao lado, a nova placa fonte.
Detalhe da placa fonte, onde foram retirados os conectores de headphone e das lâmpadas. Os fios foram soldados diretamente à placa, pois a antiga tinha dois conectores derretidos.
Placa instalada no chassis através de quatros postes de parafusos sendo alimentada pelos 12V da placa fonte.
Vista dos conectores. Testei o conector USB com um pendrive mas não aconteceu nada, acho que é para atualizações de firmware somente.
Detalhe do conector LVDS: alimentação da tela (5V), GNDs e os 10 pares de comunicação LVDS.
Teclado original do monitor onde foram retirados os alto falantes (são agora ligados diretamente a placa de controle) e adaptado o sensor infravermelho do controle remoto.
Tampa traseira onde foi retirado este pedaço para caber a nova placa. Também tive que cortar uma parte da blindagem que fica em cima da duas placas.
Com a tampa fechada. Ficou horrível, mas não havia outra maneira. Note os cabos VGA e HDMI saindo pelo lado.
Monitor em ação (HDMI, 1280x1024) mostrando a inicialização do Raspberry PI. O sensor de controle remoto ficou do lado do LED azul, abaixo do botão transparente POWER ao centro e funciona bem!
Menu de seleção de entrada.
Menu de ajustes dos parâmetros da tela com brilho e contraste.
Menu do som.
Menu de opções.
Menu de sleep timer.
Menu da TV.



Carregador de baterias NiCD/NiMH com o bq2002.

        Há mais de 10 anos, montei este carregador de baterias NiCD/NiMH baseado no IC bq2002, um IC específico para esta função. Nesta época as baterias de Li-ION/LiPOL não eram populares e as seladas de chumbo ácido não são práticas para pequenas aplicações.
        O carregamento das baterias NiCD/NiMH é bem simples: apenas uma fonte de corrente constante. O problema é definir quando o carregamento é terminado. Há diversas maneiras, desde a mais simples e menos confiável que é detectando o aumento da temperatura, pois após estar carregada a bateria dissipa a energia em calor, até a mais segura e confiável que é usada pelo bq2002: detecção do pico de tensão (Peak voltage detection (PVD)). Quando se carrega uma bateria de NiCD/NiMH, em condições normais, a tensão desta vai subindo e quando estiver inteiramente carregada, esta tensão começa a cair. Neste momento, a carga deve ser interrompida. Durante todo o processo de carga, a temperatura também deve ser monitorada, suspendendo o carregamento se fica muito alta. Há também um temporizador que impede o carregamento por tempo indefinido.
        O bq2002 controla a carga através de uma saída digital que liga ou desliga a fonte de corrente constante, que neste caso foi feita com um IC LM317.


Esquema elétrico do carregador. O transistor NPN evita que a tensão no pino CC exceda os 5V da alimentação do bq2002. Note o divisor de tensão no pino BAT que neste caso é para duas baterias em série.
Horrenda placa do carregador. O LM317 está embaixo do dissipador, montado na horizontal. Há um header para o NTC para medição de temperatura da bateria.
        O bq2002 e suas variantes F, C, E e G, são projetados para carga rápida, ou seja, carga em duas (C/2), uma (1C) ou meia horas (2C), portanto a bateria a ser carregada deve suportar carga rápida e deve ser de boa qualidade. O bq2002 também faz uma finalização da carga após o Peak voltage detection (PVD) a uma taxa de C/32 (Top-off charge) e a mantém com uma taxa de C/64 (Trickle charge).
        Há dois LEDs: o vermelho que indica carga rápida e o verde que indica quando a fonte de corrente constate é desabilitada.
Exemplo de aplicação:
Duas baterias que uso em minha câmera fotográfica. Elas tem capacidade de 650mAh e através do pino TM, é selecionado a taxa de carga de C/2 (2 horas de carga). Assim o timer de segurança fica em 160 minutos (2 horas mais 40 minutos pois o processo de carga não é 100% eficiente). O bq2002 monitora a tensão no pino BAT e inicia a carga rápida ao inserir as duas baterias. A carga então é terminada por PVD, tempo máximo ou tensão máxima (maior que 2V por célula). Ela é suspensa se a temperatura passa do limite, voltando a carregar se a temperatura volta ao normal. Se o processo ocorreu normalmente e houve o PVD, então a carga rápida (C/2, Fast charge) é finalizada por uma taxa menor (C/32, Top-off charge) por alguns minutos e depois é mantida indefinidamente uma taxa de C/64 (Trickle charge).

terça-feira, 18 de abril de 2017

Driver de motor trifásico de corrente contínua sem escovas (BLDC Motor) com o MTD6501C

         Num post anterior, mostrei um driver de motor trifásico de corrente contínua sem escovas (BLDC Motor) com o TDA5143T. Neste, mostro outro com o IC da Microchip MTD6501C. Este é bem mais complexo internamente mas mais simples externamente, requerendo apenas dois capacitores e um resistor para funcionar. Este IC também usa a técnica de detecção da contra-força eletromotriz (back-EMF sensing technique) para comutação das fases, porém usa um acionamento sinusoidal (através de PWM) e não usa o terminal central do motor (somente os 3 fios das fases). O MTD6501C vem num SOIC de 8 pinos, portanto tive que usar um adaptador DIP, porém montei-o com a face inferior para cima, tendo assim acesso ao pad central e sendo possível de montar um dissipador de calor.

MTD6501C montado em um adaptador SOIC-DIL. Note que foi montado com a face inferior para cima para se ter acesso ao pad central, assim pode-se soldar um dissipador.
        O MTD6501C tem proteção térmica, proteção contra curto-circuito nas saídas e o se o rotor travar ele desliga as saídas por alguns segundos e depois tenta girar o motor novamente. É bastante robusto, testei com vários motores e com tensões de 4V a 12V.
        Para controle de velocidade usei um PIC10F322 cuja saída PWM (15kHz) vai na entrada PWM do MTD6501C. A interface é feita por um botão que vai aumentando o PWM a cada toque.

Pinagem do MTD6501C.
Diagrama interno do MTD6501C.

Circuito básico do MTD6501C. Note que são necessários somente um resistor de pull-up do sinal de rotação e dois capacitores de filtragem.
Placa com o MTD65001C.


Vista inferior da placa, onde aparece um regulador de tensão de 3,3V e o PIC10F322.


MTD6501C em ação acionando um motor de disco rígido de 3,5".

Saída PWM do PIC10F322.
Saída de uma das fases do MTD6501C. Note a variação do PWM para simular uma senoide.
Mesma saída com filtro digital.

Sinal de rotação (FG).


segunda-feira, 3 de abril de 2017

Mais um Dimmer digital com o MOC3023 e PIC12F675.

        Em um post anterior, mostrei um dimmer controlado por um PIC12F675. Este é o mesmo, mas com o TRIAC externo, assim posso usar o BCR50GM (50A/600V) ou o BTA80-800 (80A/800V).

Placa com TRIAC externo acima e com TRIAC BTA24 integrado abaixo.

TRIAC BTB24-600 (25A/600V) oriundo de um chuveiro elétrico e com o conector para ligar à placa.

TRIAC BCR50GM que ainda falta testar.

TRIAC BCR50GM visto por outro angulo.
Próxima aquisição no Aliexpress: BTA80-800, um TRIAC de 80A/800V.















Ventilador de teto usando o mesmo interruptor da lâmpada.

        Quem instala ventiladores de teto domésticos se depara com o problema de passagem de fios pelos eletrodutos. Normalmente passa-se no mínimo 3 fios. Mas se não for possível passar mais fios? Se houver tantos fios que não passa nem um alfinete? Ou a fiação é antiga que quando mexe estraga mais ainda? Tive que instalar um em uma sala de jantar num prédio antigo onde o eletroduto já estava saturado de fios antigos. Como o ventilador já estava comprado a tempos não dava para trocar por um de controle remoto. Poderia ligar com a lâmpada, mas iria ligar sempre os dois ao mesmo tempo e nem sempre a ventilação era desejada.
        Assim tive a ideia deste circuito que fica ligado junto à lâmpada mas só liga o ventilador se esta for desligada e religada rapidamente. Deste modo não há necessidade de passar nenhum fio, tendo o inconveniente de só poder usar o ventilador com a lâmpada ligada (o que não era um problema neste caso já que a sala fica longe da janela e precisa sempre de lâmpada).
        O circuito é muito simples, usa um PIC10F206, um optoacoplador MOC3043 (com zero crossing circuit) e um TRIAC BT136-600. Ao ligar a lâmpada, energiza-se o capacitor da fonte que alimenta o PIC que recebe os pulsos da rede elétrica da mesma forma do dimmer microcontrolado (ver postagem "Dimmer digital com o MOC3023 e PIC12F675"), ao desligar a lâmpada, ainda resta energia neste capacitor para alimentar o PIC por alguns segundos onde o firmware vai detectar a falta de energia elétrica pela ausência de pulsos e assim ligar o LED do optoacoplador. Se a lâmpada for ligada antes que a energia do capacitor seja insuficiente para alimentar o PIC e o LED do optoacoplador, o TRIAC será acionado no próximo ciclo da rede ligando o ventilador. Usando um PIC com mais I/Os, como o PIC12F510, pode-se usar mais dois TRIACs para fazer o controle de velocidade e/ou da lâmpada.
Esquemático suinamente desenhado. A entrada AC IN vem de um pequeno transformador com a saida de 6 a 9Vac. Note que o circuito de detecção dos pulsos da rede é o mesmo do dimmer microcontrolado.
        Os microcontroladores da família PIC10F2xx funcionam de forma peculiar: não possuem interrupções. Eles respondem a um evento externo através de uma técnica de polling ou, como prefiro usar, pondo o microcontrolador em sleep. Quando há um evento (mudança de estado do comparador ou watchdog timeout) ele acorda através de um reset onde a rotina de inicialização irá procurar a origem deste reset através dos bits apropriados (GPWUF, CWUF e TO) no registro STATUS. Assim, se todos estes bits estiverem inativos, executa-se a inicialização completa do microcontrolador, caso contrário, executa-se as rotinas de tratamento para mudança de estado das entradas e/ou do comparador ou watchdog timeout. No caso deste circuito, watchdog timer é resetado duas vezes por ciclo da rede (120Hz) através da mudança de estado do comparador de tensão. Na ausência destes pulsos, haverá um watchdog timeout reset que troca o estado da saída GPIO0, ligando ou desligando o LED do optoacoplador.

Sinal no pino GP1/CIN-.

Quadrantes de acionamento de TRIACs. O BT136-600 é um TRIAC que pode ser acionado nos 4 quadrantes mas o MOC3023 o aciona no Q1 e Q3.


Placa. O header de entrada de 4 pinos, 2 são para alimentação (pequeno transformador de 6 a 12V) e os outros 2 são ligados ao GPIO3 podendo ser usado com uma chave digital, ou usar o TTP223 para fazer um interruptor de toque. O borne verde é usada para ligar o ventilador.

Esquema típico para ventiladores de três velocidades.





Medidor de energia de baterias de Li-ION de uma célula com o IC bq27210.

         O IC bq27210 da Texas Instruments é um medidor de energia para ser usado em módulos de bateria de Li-ION de apenas uma célula. Ele já está obsoleto, porém serve para o estudo e aprendizado de como a medição de energia em uma bateria funciona.
         O bq27210 usa a interface I²C a no máximo 100kHz. Há a versão que usa a interface HDQ (bq27200) de apenas um fio (1-wire) exclusivo dos dispositivos da Texas Instruments.
        A medição de energia em uma bateria é uma tarefa complexa pois leva em conta a temperatura, tensão, corrente de carga/descarga, auto-descarga e mais outros fatores. O bq27210 mede a tensão diretamente na bateria e a corrente é medida por um shunt de 20 miliOhm e tem toda a lógica para determinar a energia disponível na bateria. Há vários registros internos (ver datasheet) e ainda não compreendi plenamente o seu funcionamento. Ele está disponível somente em encapsulamento SMD, assim tive que fazer um adaptador para DIP. A placa contém os headers da bateria, da saída da bateria e da comunicação I²C bem como os componentes passivos de filtragem dos sinais analógicos.

Placa com o bq27210 em seu adaptador DIP em cima de uma bateria de tablet xing-ling.

Vista inferior da placa. Note o shunt de 20mR e os resistores e capacitores de filtro.

Firmware que mostra os registros do bq27210:
Coluna esquerda:
- LMD: Last Measured Discharge;
- NAC: Nominal Available Capacity;
- CAC: Compensated Available Capacity;
- FCAC: Full Compensated Available Capacity;
- ARTE: At-Rate Time-to-Empty High;
- CYCT: Cycle Count Total;

Coluna direita:
- Tensão da célula;
- Corrente média;
- Temperatura;
- RSOC (Relative State-of-Charge), 92% no caso;
- CSOC (Compensated State-of-Charge), também 92%;

Nas duas últimas linhas são mostrados os flags de status. Não é mostrado todos os registro pois não cabem todos no display, assim mostro os mais relevantes. O mais relevante talvez seja o RSOC, que mostra a energia disponível em porcentagem com todas as compensações já feitas.


Com uma descarga de aproximadamente 100mA aplicada a bateria. Note que a tensão cai um pouco e o NAC vai sendo decrementado.